Робот AntBot ориентируется в пространстве как пустынный муравей-бегунок


Навигационная система шестиногого робота AntBot копирует метод ориентации, используемый пустынным муравьём-бегунком (Cataglyphis).
Муравьи-бегунки, обитающие в пустыне и выдерживающие жару в +50°C способны в поисках пищи преодолеть расстояние в сотни метров, а затем вернуться домой к гнезду по прямой линии. В отличие от обычных муравьёв, помечающих свой путь феромонами, в пустыне из-за жары — феромоны не смогли бы сохраняться достаточно долго, поэтому муравьи-бегунки используют другой способ ориентации.
Муравей-бегунок использует собственную «систему навигации»: он отслеживает пройденное расстояние подсчитыавя свои шаги, а также контролируют направление своего движения, определяя его по поляризованному солнечному свету.
Контроль пройденного расстояния и направления движения — вот что позволяют муравьям возвращаться в своё гнездо.

Шестиногоий робот AntBot, разработанный францизскими исследователями из Университета Экс-Марселя (AMU) и Национального центра научных исследований Франции (CNRS), использует ту же навигационную методику, что и муравьи-бегунки [1].
робот AntBot и блок-схема его устройства
Робот весит 2.3 килограмма и изготовлен из PLA при помощи 3D-печати. Каждая нога робота имеет 3 степени свободы, которые приводятся в движение сервомашинками Dynamixel AX 18. Сервомашинки подключены к Arduino-подобному контроллеру OpenCM 9.04C по интерфейсу USART. Контроллер по USB подключён к одноплатному компьютеру Raspberry Pi 2В, к которому также подключены и два навигационных сенсора.
Питание робота — литий-полимерный аккумулятор 11.4 V 5300 mAh (Gens ACE), что даёт роботу 30 минут автономной работы.

Для навигации робота, используются данные от двух оптических сенсоров:
1. оптический датчик перемещения (датчик оптического потока) M2 APix (Michaelis-Menten Auto-adaptive Pixels) [2] — направлен на землю;
2. датчик «оптического компаса» (поляризованного света) из двух УФ-светодиодов SG01D18 (SgLux), над которыми при помощи маленького шагового двигателя AM0820-A-0,225-7(Faulhaber) вращаются УФ-поляризаторы — направлен на Солнце.

Есть теория, что подобный способ определения направления на Солнце в облачную погоду, использовали викинги при помощи "солнечного камня" (Исландский шпат).

Используя эти сенсоры, робот AntBot, подобно пустынным муравьям может передвигаться, исследуя окружающую среду, а потом самостоятельно возвращаться на точку старта.
Cредняя погрешность составляет 4.8 см для общей траектории от 2 до 5 м.

Подобный способ навигации не страдает от ограничений традиционных методов (низкого разрешения GPS, дрейфа IMU, высокой вычислительной сложности SLAM) и может использоваться в небольших недорогих исследовательских роботах. Например там, где недоступен GPS, а сложные датчики невозможно использовать из-за каких-либо ограничений.

Статьи
1. Dupeyroux J., Serres J., Viollet S. A hexapod walking robot mimicking navigation strategies of desert ants Cataglyphis //Conference on Biomimetic and Biohybrid Systems. – Springer, Cham, 2018. – С. 145-156.
2. Mafrica S., Godiot S., Menouni M., Boyron M., Expert F., Juston R., Viollet S. A bio-inspired analog silicon retina with Michaelis-Menten auto-adaptive pixels sensitive to small and large changes in light //Optics express. – 2015. – Т. 23. – №. 5. – С. 5614-5635.

Ссылки
Robot Attempts to Navigate As Well As a Tiny Desert Ant

По теме
Визуальная одометрия
Mint и Rovio — технология навигации Northstar
Шестиногий робот-муравей на Arduino Mega
Бионический робот-муравей и робот-бабочка от FESTO
Будущее за бионическими роботами?
  • 0
  • 14 февраля 2019, 16:19
  • admin

Комментарии (0)

RSS свернуть / развернуть

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.